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六轮无人地面车辆分级协调控制分配及实验验证

Rajan Prasad1、马跃、王宇、张惠民

近年来，全轮独立驱动成为无人地面车辆最有前途的驱动配置形式。针对此类车辆控制分配的困难，提出一种三层分层控制协调策略，以实时有效、准确地分配控制。在上层，提出了一种混合指令解析方法，将控制面板的命令分别转换为驱动力需求和目标转向横摆角速度，以根据电机特性优先考虑转向命令以维持轨迹。随后，采用滑模控制器将目标横摆角速度转换为所需的横摆力矩。状态估计层接收来自传感器的数据并估计其他层所需的不同属性/参数。下层控制层接收上层的命令并将相应的控制分配给车轮。控制分配问题被表述为一个优化问题，后来被转化为一个二次规划问题，其中采用了一种新颖的改进障碍方法与减少方程维数的组合，以最大限度地减少执行的计算量和复杂性。嵌入式平台。进行了计算机仿真和现场实验，验证了所提出策略的性能。无人地面车辆（UGV）作为一种无人驾驶车辆平台，在许多危险、困难、或因车上有人类驾驶员而造成不便。UGV的一般组成部分是各种用于获取周围环境信息的传感器、用于处理这些信息并做出决策的控制单元以及用于监控的无线通信系统。UGV可用于各种民用或军事用途，例如爆炸物处理、地雷和炸弹探测、监视和侦察目的、战斗车辆、农用车辆、采矿车辆、制造和生产自动化等。UGV 也被用于搜索和行动 UGV可用于各种民用或军事用途，例如爆炸物处理、地雷和炸弹探测、监视和侦察目的、战斗车辆、农用车辆、采矿车辆、制造和生产自动化等。UGV 也被用于搜索和行动 UGV可用于各种民用或军事用途，例如爆炸物处理、地雷和炸弹探测、监视和侦察目的、战斗车辆、农用车辆、采矿车辆、制造和生产自动化等。UGV 也被用于搜索和行动
最大限度减少灾区人员伤亡。
近年来，全球变暖、污染水平上升、不可再生能源短缺的影响，促使汽车行业转向研发电动汽车（EV）作为未来汽车。此外，清洁能源和零排放法规也促进了向该行业的转移。电池技术、电机驱动器、控制器以及其他支持配件领域的持续研究进展导致电动汽车的生产数量与之前的生产率相比日益增加。电动汽车一直是一个中心研究课题，因为它在污染、振动、可持续性等方面比传统燃油汽车具有众多优势。随着优化车辆整体尺寸和功率损耗的需求，全轮独立驱动（AWID）架构是一种具有新颖车辆驱动配置的纯电动汽车，其出现消除了传统传动系统、差速传动系统的使用，辅以复杂的传动系统策略的发展，有望成为未来流行的驱动配置。 1–4 全轮驱动配置是可能的，因为电机能够快速、准确地产生所需的扭矩，并且易于测量。事实上，月球车 5 上的第一辆车就配备了采用新颖 AWID 配置的轮内电机。随着驱动和电机技术的进步，UGV 正在设计配备电机，以实现静音运行、减少热信号等。与传统车桥驱动相比，轮内电机驱动具有许多优点。它可以通过最小化悬架空间使车辆结构紧凑，并通过差速转向（滑移转向）机构产生全地形驱动能力。借助in-WID，车辆可以结合ABS（防抱死制动系统）和TCS（牵引力控制系统）的功能，适用于各种激烈机动的应用。轮驱动的这些特点使其非常适合在防御领域使用。